CN109011191B - 半导体激光疼痛治疗仪的自举式光功率控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了半导体激光疼痛治疗仪的自举式光功率控制电路，包括光功率信号采集电路、自举升压调控电路、滞回稳压电路，光功率信号采集电路采集的激光器发出的激光功率信号，由运算放大器减法运算，输出电压差信息，触发自举升压调控电路中相应一、二级三极管导通或关断，实现举高激光器供电电压VCC的倍数，举高后供电电压VCC1进入滞回稳压电路，滞回稳压电路消除供电电压VCC1值附近微小的电压变化，提高抗干扰能力后通过二极管为激光器提供稳定的电压，以此通过改变激光器的供电电压实现对半导体激光疼痛治疗仪的光功率自动控制，确保激光器LD1发出的光功率恒定，达到治疗效果，简单实用，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及半导体激光疼痛治疗仪的自举式光功率控制电路。
背景技术
激光能够产生生物剌激效应 ，促进细胞再生 ，改善血液循环 ，消炎止痛 ，减轻水肿 ，调节机体免疫功能 ，半导体激光疼痛治疗仪，采用650/808nm人体光学窗口的波长区间，双波长复合光，组织穿透加深达175px，产生多重光效应，无创伤、无痛苦、安全可靠，输出功率高，治疗时间短，例如在骨性疼痛 、肌肉疼痛、软组织痛、神经 痛 、刀口及创面疼痛等骨科 、创伤外科及疼痛科疾病的物理治疗中得到广泛应用，在实际使用中，由于供电电压（交流220V供电）不稳定及激光器自身的特性（工作温度会不断的上升，转换为热能）会导致激光器的功率不稳定及加到激光器的功率衰减，达不到治疗效果。
所以本发明提供一种新的方案来解决此问题。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供半导体激光疼痛治疗仪的自举式光功率控制电路，具有构思巧妙、人性化设计的特性，能根据采集的激光器光功率，调整自举升压调控电路的级数，实现举高激光器供电电压VCC的倍数，最后滞回稳压后为激光器提供稳定的升高后电压，以此实现对半导体激光疼痛治疗仪的光功率自动控制。
其解决的技术方案是，半导体激光疼痛治疗仪的自举式光功率控制电路，包括光功率信号采集电路、自举升压调控电路、滞回稳压电路，其特征在于，光功率信号采集电路通过激光探测器输出正比于激光器光功率的电流信号，经电流/电压转换电路转换为电压信号，此后电压信号经过减法器获取电压差并比例放大、二极管钳位在+3.2V~+5V，钳位后的电压差信号为自举升压调控电路中一级三极管的触发信号，钳位后的电压差信号的逐渐变大可使自举升压调控电路中一、二级三极管逐级导通，一、二级三极管逐级导通改变自举升压的级数，实现举高激光器供电电压VCC的倍数，举高后供电电压VCC1进入滞回稳压电路，滞回稳压电路消除供电电压VCC1值附近微小的电压变化，提高抗干扰能力后通过二极管为激光器提供稳定的电压，以此通过改变激光器的供电电压实现对半导体激光疼痛治疗仪的光功率自动控制；
所述自举升压调控电路包括三极管Q1、三极管Q2，三极管Q1的基极连接光功率信号采集电路的输出信号，当光功率信号采集电路的输出信号在3.5V~4V之间时，三极管Q1触发导通，继电器K1常开触点闭合，激光器供电电压VCC经电感L2、电容C3、二极管D3升高电压1倍后经二极管D5单向导电和电容C5、C6、电感L4组成的π型滤波电路滤波后输出，当光功率信号采集电路的输出信号在4.3V~4.8V之间时，三极管Q2也触发导通，继电器K2常开触点闭合，激光器供电电压VCC经电感L2、电容C3、二极管D3升高电压1倍之后再经电感L3、电容C4、二极管D4升高至电压2倍，经二极管D5单向导电和电容C5、C6、电感L4组成的π型滤波电路滤波后输出。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点；
1，根据激光探测器采集的激光器发出的激光功率信号，由运算放大器减法运算，输出电压差信息，触发相应一、二级三极管导通或关断，改变自举升压的级数，实现举高激光器供电电压VCC的倍数，最后消除供电电压VCC1值附近微小的电压变化，提高抗干扰能力后通过二极管为激光器提供稳定的电压，进而控制半导体激光疼痛治疗仪的光功率，确保激光器LD1发出的光功率恒定，达到治疗效果，简单实用，成本低。
2，自举升压调控电路接收光功率信号采集电路输出的电压差信号，一级三极管Q1的触发信号，当光功率信号采集电路的输出信号在3.5V~4V之间时，三极管Q1触发导通，继电器K1常开触点闭合，激光器供电电压VCC通过电阻R10连接到电感L2、电容C3、二极管D3组成的一级升压电路升高电压1倍后经二极管D5单向导电和电容C5、C6、电感L4组成的π型滤波电路滤波后输出，当光功率信号采集电路的输出信号在4.3V~4.8V之间时，三极管Q2也触发导通，继电器K2常开触点闭合，激光器供电电压VCC经电感L2、电容C3、二极管D3升高电压1倍之后再经电感L3、电容C4、二极管D4升高至电压2倍，经二极管D5单向导电和电容C5、C6、电感L4组成的π型滤波电路滤波后输出，自动实时调控激光器LD1发出的光功率恒定。
附图说明
图1为本发明半导体激光疼痛治疗仪的自举式光功率控制电路的模块图。
图2为本发明半导体激光疼痛治疗仪的自举式光功率控制电路的原理图。
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至附图2对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
实施例一，半导体激光疼痛治疗仪的自举式光功率控制电路，光功率信号采集电路通过型号为NP-3180PS的激光探测器接收半导体激光疼痛治疗仪激光器LD1发出的激光功率信号，输出正比于激光器光功率的4-20mA电流信号，经电阻R1、稳压管Z1、电阻R2组成的电流/电压转换电路转换为电压信号，此后电压信号经过运算放大器AR1为核心的减法器获取电压差并比例放大、二极管D1和二极管D2组成的钳位电路钳位+3.2V~+5V，稳压管稳压后输出，钳位稳压后的电压差信号为自举升压调控电路中一级三极管的触发信号，钳位后的电压差信号的逐渐变大可使自举升压调控电路中一、二级三极管逐级导通，一、二级三极管逐级导通改变自举升压的级数，实现举高激光器供电电压VCC的倍数，举高后供电电压VCC1进入滞回稳压电路，滞回稳压电路消除供电电压VCC1值附近微小的电压变化，提高抗干扰能力后通过二极管为激光器提供稳定的电压，以此通过改变激光器的供电电压实现对半导体激光疼痛治疗仪的光功率自动控制；所述自举升压调控电路接收光功率信号采集电路输出的电压差信号，一级三极管Q1的触发信号，当光功率信号采集电路的输出信号在3.5V~4V之间时，三极管Q1触发导通，继电器K1常开触点闭合，激光器供电电压VCC通过电阻R10连接到电感L2、电容C3、二极管D3组成的一级升压电路升高电压1倍后经二极管D5单向导电和电容C5、C6、电感L4组成的π型滤波电路滤波后输出，当光功率信号采集电路的输出信号在4.3V~4.8V之间时，三极管Q2也触发导通，继电器K2常开触点闭合，激光器供电电压VCC经电感L2、电容C3、二极管D3升高电压1倍之后再经电感L3、电容C4、二极管D4升高至电压2倍，经二极管D5单向导电和电容C5、C6、电感L4组成的π型滤波电路滤波后输出。
实施例二，在实施例一的基础上，所述光功率信号采集电路通过型号为NP-3180PS的激光探测器接收半导体激光疼痛治疗仪激光器LD1发出的激光功率信号，输出正比于激光器光功率的4-20mA电流信号，经电阻R1、稳压管Z1、电阻R2组成的电流/电压转换电路转换为电压信号，此后电压信号经电阻R3限流、电感L1和电容C1滤波后传送到运算放大器AR1的同相输入端，与运算放大器AR1的反相输入端阈值电压（激光器正常光功率对应的电压信号）进行减法运算，并比例放大（放大倍数由反馈电阻R7通过调节决定），最后经二极管D1和二极管D2组成的钳位电路钳位在+3.2V~+5V、稳压管Z2稳压后输出，包括激光探测器H1，激光探测器H1的引脚1输出正比于激光器光功率的电流信号，电流信号通过电阻R1分别连接稳压管Z1的负极、电阻R2的一端、电阻R3的一端，电阻R3的另一端分别连接电感L1的一端、电容C1的一端，稳压管Z1的正极、电容C1的另一端以及电阻R2的另一端连接地，电感L1的另一端分别连接运算放大器AR1的同相输入端、接地电阻R4的一端，运算放大器AR1的反相输入端分别连接电阻R6的一端、电阻R7的一端，电阻R6的另一端连接电位器RP1的可调端，电位器RP1的右端连接地，电位器RP1的左端通过电阻R5连接电源+5V，电阻R7的另一端分别连接运算放大器AR1的输出端、电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别连接二极管D1的负极、二极管D2的负极、稳压管Z2的负极，二极管D1的正极连接电源+5V，二极管D2的正极连接电源+3.2V，稳压管Z2的正极为光功率信号采集电路的输出信号。
实施三，在实施例一的基础上，所述滞回稳压电路通过运算放大器AR2、电阻R12~R14、电位器RP2电容C7、稳压管Z3组成的迟滞比较器消除供电电压VCC1值附近微小的电压（电压的大小由电阻R12、电位器RP2、电容C7、稳压管Z3组成的分压电路提供，调节电位器RP2可调节微小电压的大小）变化，提高抗干扰能力后通过二极管为激光器提供稳定的电压，包括运算放大器AR2，运算放大器AR2的反相输入端和VCC端以及电阻R14的上端连接自举升压调控电路的输出信号（供电电压VCC1），运算放大器AR2的GND端连接地，运算放大器AR2的同相输入端分别连接电位器RP2的左端、电阻R13的左端、二极管D7的负极，电位器RP2的可调端和左端分别连接电容C7的一端、稳压管Z3的负极、电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接电源+8V，电容C7的另一端和稳压管Z3的正极连接地，电阻R13的右端分别连接二极管D7的正极、电阻R14的一端、运算放大器AR2的输出端，运算放大器AR2的输出端为滞回稳压电路的输出信号，最后通过二极管D8为激光器LD1提供稳定的电压。
本发明具体使用时，光功率信号采集电路通过型号为NP-3180PS的激光探测器接收半导体激光疼痛治疗仪激光器LD1发出的激光功率信号，输出正比于激光器光功率的4-20mA电流信号，经电阻R1、稳压管Z1、电阻R2组成的电流/电压转换电路转换为电压信号，此后电压信号经电阻R3限流、电感L1和电容C1滤波后传送到运算放大器AR1的同相输入端，与运算放大器AR1的反相输入端阈值电压（激光器正常光功率对应的电压信号）进行减法运算，并比例放大（放大倍数由反馈电阻R7通过调节决定），最后经二极管D1和二极管D2组成的钳位电路钳位在+3.2V~+5V、稳压管Z2稳压后输出，钳位稳压后的电压差信号为自举升压调控电路中一级三极管Q1的触发信号，当光功率信号采集电路的输出信号在3.5V~4V之间时，三极管Q1触发导通，继电器K1常开触点闭合，激光器供电电压VCC通过电阻R10连接到电感L2、电容C3、二极管D3组成的一级升压电路升高电压1倍后经二极管D5单向导电和电容C5、C6、电感L4组成的π型滤波电路滤波后输出，当光功率信号采集电路的输出信号在4.3V~4.8V之间时，三极管Q2也触发导通，继电器K2常开触点闭合，激光器供电电压VCC经电感L2、电容C3、二极管D3升高电压1倍之后再经电感L3、电容C4、二极管D4升高至电压2倍，经二极管D5单向导电和电容C5、C6、电感L4组成的π型滤波电路滤波后输出，最后进入滞回稳压电路，滞回稳压电路通过运算放大器AR2、电阻R12~R14、电位器RP2电容C7、稳压管Z3组成的迟滞比较器消除供电电压VCC1值附近微小的电压（电压的大小由电阻R12、电位器RP2、电容C7、稳压管Z3组成的分压电路提供，调节电位器RP2可调节微小电压的大小）变化，提高抗干扰能力后通过二极管为激光器提供稳定的电压，以此通过改变激光器的供电电压实现对半导体激光疼痛治疗仪的光功率自动控制，确保激光器LD1发出的光功率恒定，达到治疗效果。
以上所述是结合具体实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明具体实施仅局限于此；对于本发明所属及相关技术领域的技术人员来说，在基于本发明技术方案思路前提下，所作的拓展以及操作方法、数据的替换，都应当落在本发明保护范围之内。
Claims (3)
1.半导体激光疼痛治疗仪的自举式光功率控制电路，包括光功率信号采集电路、自举升压调控电路、滞回稳压电路，其特征在于，光功率信号采集电路通过激光探测器输出正比于激光器光功率的电流信号，经电流/电压转换电路转换为电压信号，此后电压信号经过减法器获取电压差并比例放大、二极管钳位在+3.2V~+5V，钳位后的电压差信号为自举升压调控电路中一级三极管的触发信号，钳位后的电压差信号的逐渐变大能够使自举升压调控电路中一、二级三极管逐级导通，一、二级三极管逐级导通改变自举升压的级数，实现举高激光器供电电压VCC的倍数，举高后供电电压VCC1进入滞回稳压电路，滞回稳压电路消除供电电压VCC1值附近微小的电压变化，提高抗干扰能力后通过二极管为激光器提供稳定的电压，以此通过改变激光器的供电电压实现对半导体激光疼痛治疗仪的光功率自动控制；
所述一级三极管为三极管Q1，二级三极管为三极管Q2；
所述自举升压调控电路包括三极管Q1、三极管Q2，三极管Q1的基极连接光功率信号采集电路的输出信号，当光功率信号采集电路的输出信号在3.5V~4V之间时，三极管Q1触发导通，继电器K1常开触点闭合，激光器供电电压VCC经电感L2、电容C3、二极管D3升高电压1倍后经二极管D5单向导电和电容C5、C6、电感L4组成的π型滤波电路滤波后输出，当光功率信号采集电路的输出信号在4.3V~4.8V之间时，三极管Q2也触发导通，继电器K2常开触点闭合，激光器供电电压VCC经电感L2、电容C3、二极管D3升高电压1倍之后再经电感L3、电容C4、二极管D4升高至电压2倍，经二极管D5单向导电和电容C5、C6、电感L4组成的π型滤波电路滤波后输出。
2.如权利要求1所述的半导体激光疼痛治疗仪的自举式光功率控制电路，其特征在于，所述光功率信号采集电路包括激光探测器H1，激光探测器H1的引脚1输出正比于激光器光功率的电流信号，电流信号通过电阻R1分别连接稳压管Z1的负极、电阻R2的一端、电阻R3的一端，电阻R3的另一端分别连接电感L1的一端、电容C1的一端，稳压管Z1的正极、电容C1的另一端以及电阻R2的另一端连接地，电感L1的另一端分别连接运算放大器AR1的同相输入端、接地电阻R4的一端，运算放大器AR1的反相输入端分别连接电阻R6的一端、电阻R7的一端，电阻R6的另一端连接电位器RP1的可调端，电位器RP1的右端连接地，电位器RP1的左端通过电阻R5连接电源+5V，电阻R7的另一端分别连接运算放大器AR1的输出端、电阻R8的一端，电阻R8的另一端分别连接二极管D1的负极、二极管D2的负极、稳压管Z2的负极，二极管D1的正极连接电源+5V，二极管D2的正极连接电源+3.2V，稳压管Z2的正极为光功率信号采集电路的输出信号。
3.如权利要求1所述的半导体激光疼痛治疗仪的自举式光功率控制电路，其特征在于，所述滞回稳压电路包括运算放大器AR2，运算放大器AR2的反相输入端和VCC端以及电阻R14的上端连接自举升压调控电路的输出信号即供电电压VCC1，运算放大器AR2的GND端连接地，运算放大器AR2的同相输入端分别连接电位器RP2的左端、电阻R13的左端、二极管D7的负极，电位器RP2的可调端和左端分别连接电容C7的一端、稳压管Z3的负极、电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接电源+8V，电容C7的另一端和稳压管Z3的正极连接地，电阻R13的右端分别连接二极管D7的正极、电阻R14的一端、运算放大器AR2的输出端，运算放大器AR2的输出端为滞回稳压电路的输出信号，最后通过二极管D8为激光器LD1提供稳定的电压。
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